Table Of ContentLeitfaden
ftir den U nterricht in Stein-, Holz- und
Eisenkonstruktionen
an maschinentechnischen Fachschulen
Von
Professor Dipl.-Ing. L. Geusen
Studienrat an den Staat!. Vereinigten Maschinenbauschulen
in Dortmund
Zweite
vermehrte und verbesserte Auflage
Mit 173 Textabbildungen
Berlin
Verlag von Julius Springer
1923
[S8N-[H18-J..M247114-2 r-[S8S-IJ:978-J-&H4U911-3
DO[: [O.[OO7m8-J..M147~911-3
Aile Reehtc, insbesondere das der
Obersctzung in frerode Sprachen, vorbehalten.
Vorwort zur 1. Auflage.
Del' vorliegende Leitfaden verdankt seine Entstehung einer Anregung des
Direktors del' Staatl. Hoheren Maschinenbauschule in Stettin, Herrn Prof. B rah t z.
Sein Zweck ist ein doppelter: einmal das Diktat im Unterrieht zu ersetzen
und die dadurch gewonnene Zeit den Konstruktionsiibungen bereitzusteIIen,
dann abel' zur Unterstiitzung diesel' Ubungen selbst mustergiiltige Beispiele
del' wichtigsten Einzelanordnungen zu bieten.
Del' Umfang geht nicht iiber das durch den Lehrplan fUr die Hoheren
Maschinenbausehulen Vorgesehriebene hinaus; trotzdem zwang die Riieksieht
auf die Preisstellung noeh dazu, alIes auf die Bereehnung del' Konstruktionen
Beziigliehe in Kleindruek zu setzen. Dadurch ergab sieh abel' andererseits zwang
los del' Vorteil, den Leitfaden aueh an den Masehinenbauschulen verwenden zu
konnen, deren Lehrgebiet das in GroBdruek Gesetzte umfaBt; del' rechnerische
Teil wi I'd fiir diese Sehulen zu Ubungsaufgaben in del' Mechanik (besonders in del'
1. Klasse) und fiir die in das Eisenkonstruktionsfaeh iibertretenden SchUler
als Fiihrer zur Weiterbildung willkommen sein.
Fiir die Konstruktionsiibungen in del' Hoheren Maschinenbauschule ware
die A ufnahme der Sonderkonstruktionen del' Masten sowie del' einfaehen Kran
und Briiekenbauten nieht ohne Wert gewesen; die Riieksieht auf das vorge
schriebene Lehrgebiet sowie auf Umfang und Preis des Leitfadens lieB es
abel' schlieBlich als zweckmaBig erscheinen, diese Konstruktionen in einem be
sonderen zweiten Heft zu behandeln, das voraussichtIich in J ahresfrist er
schein en wird.
Herrn Direktor Prof. Brah tz und seinem Lehrerkollegium bin ich fiil'
die gegebene Anregung und Unterstiitzung in gleicher Weise wie del' Verlags
buchhandlung fUr ihr aIlzeitiges Entgegenkommen zu Dank verpflichtet.
Dortmund, im September 1914.
L. (Jeusen.
Vorwort zur 2. Auflage.
Um del' beim Unterricht erkannten Notwendigkeit Rechnung zu tragen,
noch mehr Zeit als bisher fiir die rechnerischen und zeichnerischen Ubungen
in den Eisenkonstrriktionen zu gewinnen, sind die S t e in-und HoI z konstruktionen
in ihren Grundziigen in den Leitfaden aufgenommen, soweit ihre Kenntnis als
Allgemeingut eines jeden Technikers und fUr die Gesamtanordnung eiserner
Hochbauten unentbehrlich ist. Bei der in der heutigen Zeit wohlverstandlichen
Beschrankung in Wort und Bild verfolgt die Aufnahme dieser Konstruktionen
lediglich den Zweck des Zeitgewinnes durch Vermeidung des Diktats.
Bei den Eisenkonstruktionen sind einige heute wenig oder gar nicht mehr
verwendete Konstruktionen ausgeschaltet, im iibrigen abel' der friihere Umfang
und Lehrgang beibehalten.
Die Ungunst del' Zeiten hat den Plan, in einem zweiten Heft das Gebiet
del' Masten, Kran- und Briickenbauten zu behandeln, noch nicht zur Voll
endung kommen lassen.
Del' Verlagsbuchhandlung fahle ich mich fUr die ErfUllung meiner Wiinsche
auch bei diesel' 2. Auflage Zl'l besonderem Dank verpflichtet.
Dortmund, im August 1923.
L. Geusen.
Inhaltsverzeichnis.
Seite
Konstruktionen in Stein . . 1- 9
I. Baustoffe . . . • . 1
II. Herstellung der Mauern 3
III. Maueroffnungen • 5
IV. Gewolbe 7
V. Fabrikschornsteine 9
Konstruktionen in Holz 10--15
I. Baustoffe . • . 10
II. Fachwerkwande 11
Ill. Hangewerke. . 12
IV. Dachkonstruktionen 13
Konstruktionen in Eisen . 16-61
1. Baustoffe • . . • 16
II. Verbindungsmitlel 17
III. Trager • . . . . 22
IV. Saulen •.... 30
V. Verwendung des Eisens zu Decken 37
VI. Berechnung von Fachwerktragern 39
VII. Dachkonstruktionen 45
VIII. Dachdeckungen 52
IX. Fachwerkwiinde 58
X. Treppen 59
Konstruktionen in Stein.
I. Banstoffe.
A. N atfirliche Steine.
Feste Steine in ganzen Gebirgen;
lose Steine als Gerolle (scharfkantig) und Geschiebe (rundlich).
Sie werden aus den Gebirgen als Bruchsteine (mit unregelmaBiger Ge
stalt) gewonnen und durch den Steinmetz zu Werksteinen (Hausteinen, Quadern
mit geraden Kanten und Flachen) bearbeitet.
Widerstandsfahiger gegen Druck und Abnutzung, abel' teurer als kiinst-
liche Steine.
Die fur Fabrikbauten wichtigsten naturlichen Steine sind:
1. Granit: quarzreich, daher hart und wetterbestandig.
2. Basalt: Tafel- und Saulenbasalt. Basaltkleinschlag. Basaltlava: guter Baustein.
3. Bimsstein: Bimssand zur HersteUung von Schwemmsteinen (vgl. B 2).
4. Tutfstein: gemahlen als Trall (TraBmortel vgl. C 2).
5. Sandstein: Miltenberger, Solenhofener, Ruhrkohlensandstein.
6. Tonschiefer: Dachschieferplatten zum Eindecken der Dacher.
7. Gips (schwefelsaurer Kalk CaS04): a) Stuck- oder Bildhauergips (bis 1300
gebrannt) erhiirtet mit Wasser angemacht +ras ch unter Volumvergrollerung. Decken
und Wandputz. Rabitzputz (Kalkmortel Gips auf Drahtge£lecht). Gipsdielen.
b) Estrichgips (bis 4000 gebrannt) erhartet, mit Wasser angemacht, langsam zu einer
fest en wetterbestandigen Masse. Gipsmortel. Gipsestrich.
8. Kalkstein (kohlensaurer Kalk CaC03): Marmor. Kreide. Mortelbereitung (vgl. C 1).
9. Sand: Grubensand (s+cha rfkantig) - FluBsand (rundlich).
10. Ton. Lehm = Ton Sand.
B. Kfinstliche Steine.
1. Gebrannte Steine, hergestellt aus Lehm. Diesel' wird entweder von
Hand (Sandstrich- und Wasserstrichverfahren) oder mit del' Ziegelformmaschine
zu Steinen geformt, darauf an del' Luft odeI' in besonderen Trockenschuppen
getrocknet und endIich gebrannt. Das Brennen im Feldofen liefert bei vielem
AbfaH ungleichmaBig gebrannte, abel' billige und fiir viele Zwecke ausreichend
feste Steine. Das Brennen im Ringofen gestattet einen ununterbrochenen
Betrieb und die Erzeugung groBer Mengen gleichmaBig gebrannter Steine bei
geringem Brennmaterialbedarf.
Die wichtigsten Erzeugnisse des Ringofens sind:
a) Ziegelsteine (Normalformat 25x 12x6,5 cm); man unterscheidet Mauerziegel 2. Klasse
mit 100 kgiqcm, Mauerziegel 1. Klasse mit 150 kg/qcm und Hartbrandsteine mit 250 kg/qcm
Mindestdruckfestigkeit.
Gensen, Leitfaden. 2. Ann. 1
2 Baustoffe.
b) Klinker: bis zum Verglasen (Sandzusatz) gebrannte Steine: sehr hart (350 kg/qcm
Mindestdruckfestigkeit) und wasserundurchlassig.
c) Loch- oder ~ geringeres Gewicht: gleichmaBiger Brand: bessere Mortel-
Hohlsteine: ~ erhiirtung (vgl. C I): Schutz gegen das Durchdringen von
Schall, Kalte und Feuchtigkeit (vgl. II).
d) Verblendsteine: aus bestem Ton besonders sorgfaltig hergestell t und gebrannt zur
auBeren Verkleidung der Mauer: meist glasiert und dann wasserundurchlassig. Mettlacher
Platten zum Belegen der FuBboden (Fliesen) und Bekleiden der Wande.
e) Ohamottesteine: feuerfeste Steine aus einer Mischung von frischem Ton mit bereits
gebranntem, gemahlenem Ton (Chamotte).
_ ~ Dachpfannen oder
Biber ~ ~ S -Ziegel (gekriimmt).
f) Dach schwanze
ziegel: oder Flach Fal zziegel (ohne
ziegel (eben). Mortelverstrich der
Fugen dicht).
2. Ungebrannte Steine.
a) Schwe;mmsteine: Kalkbrei+ Bimssand werden zu Steinen geformt und an der Luft
getrocknet. Mindestdruckfestigkeit 20 kg/qcm; geringes Gewicht (1000 kg/cbm): wasser·,
warme- und feuersicher.
b) Schlackensteine: Kalkbrei + granulierte (gekornte) Hochofenschlacke.
c) Kalksandseine: Sand + 6 bis 10 v. H. Kalk zu Steinen gepreBt und in Hartekesseln
unter hohem Dampfdruck gehiirtet. Mindestdruckfestigkeit 140 kg/qcm.
d) Korksteine: schwarze Korksteine = Pech + Korkabfalle: sehr leicht und warme
undurchlassig. Korkisolierschalen zum Warmeschutz fiir Dampfrohre.
C. Mortel.
1. Luftmortel (Kalkmortel) erhartet nur an der Luft und besteht aus
1 Teil Kalkbrei auf 2 bis 3 Teilen Sand. Der Sandzusatz hat (neben der
Verringerung der Kosten) das zu starke Setzen der Mauer zu verhindern.
Gewinnung des Kalkbreis: Brennen des Kalksteins (CaCOa) im Ringofen oder in
besonderen Kalkofen' zur Ausscheidung der Kohlensaure: CaCOa - CO2 = CaO (gebrannter
Kalk). Der so gewonnene gebrannte Kalk wird mit Wasser zu Kalkbrei geloscht: CaO
+ H20 = CaH202 (Kalkbrei oder geloschter Kalk).
Erhartung des Mortels durch Abgabe von Wasser an die Luft und gleich
zeitige Aufnahme von Kohlensaure aus der Luft: CaH202-H20+C02=CaCOa (kohlen
saurer Kalk).
1m Sommer Annassen der Ziegelsteine, damit diese dem Martel das Wasser nicht
entziehen. Bei dicken Mauern die Anordnung von Luftschichten oder die Verwendung
von Hohlsteinen zur Beschleunigung der Mortelerhartung.
2. Wassermortel (hydraulischer Mortel) erhartet nicht nur an+ d er Luft,
sondern auch unter Wasser und besteht im wesentlichen aus Kalk Ton.
a) Hydraulischer Kalkmartel, gewonnen aus:
a) hydraulischem Kalkstein, d. i. Kalkstein mit 20 bis 400/0 Ton
gehalt, der gebrannt, gemahlen und dann mit Sand und Wasser zu Mortel
verarbeitet wird (Romanzement).
fJ) Kalkmortel und hydraulischem Zuschlagmittel, z. B. TraE
(TraBmortel).
b) ZementmiYrtel: Zement wird trocken mit Sand gemischt und dann mit
Wasser zu Mortel verarbeitet.
Zement (Portlandzement) ist ein aus einer bestimmten Mischung von
Kalk und Ton durch Brennen und Feinmahlen hergestelltes griinIich -graues
Pulver. "Deutsche Normen fiir die einheitliche Lieferung und Priifung von
Portlandzement. "
Ungeformte Massen. - Mauern aus kiinstliohen Steinen. 3
Eisenportlandzement besteht aUB einer Misohung von mindestens 70% Portland
zement mit hoehstens 30% gekornter, fein vermahlener Hoehofensohlaoke.
Hoehofenzement besteht aus basiseher, fein gemahlener Hochofenschlaeke mit
einem Mindesgehalt von 150/0 Portlandzement.
Kalkzementmortel (verHi,ngerter Zementmortel) = Kalkmortel + Zement.
Eternit: Zement+Asbest; geringes Gewieht (17 kg/qm flir 1 cm Dieke) und warme
sieher; zur Daeheindeekung in 4 bis 25 mm starken Platten von 120 mm Breite und 1200
bis 4000 mm Lange.
D. Ungeformte Massen.
+
1. Beton (Zementbeton): Zement Zusehlagstoffe (Sand, Kies, Grus, Stein
schlag). Das Verhaltnis von 1 Raumteil Zement zu der Zahl der ihm zuge
fiigten Raumteile Zusehlagstoffe nennt man das Misehungsverhaltnis.
Bimsbeton: Zement + Bimssand + Kiessand.
Schlacke nbeton: Zement + gekornte Hochofenschlacke + Kiessand.
2. Aspbalt: natiirlieher Asphalt (aus Asphaltstein gewonnen) besser, aber
aueh teurer als kiinstlicher Asphalt (Steinkohlenteer). Wasserundurchlassig
und faulniswidrig.
GuB- und Stampfasphalt zur Herstellung der FuBbOden.
Asphaltpappe: 2 mm starke Pappe mit Asphalt durchtrankt und beiderseits mit
feinem Sand iibersiebt. Ruberoid ist eine besonders zubereitete Pappe.
Asphaltisolierplatten: 5 mm starker ji'iIz mit Asphalt durchtrankt und beider
seits mit grobem Sand iibersiebt.
II. Herstellung der Mauern.
A. Mauern aus kiinstlichen Steinen.
1. Zur Herstellung des Mauerverbandes sind 1/1, 3/4 und 1/2 Steine mit
25, 18,5 und 12 em Lange erforderlieh Mehrere in einer Ebene neben- und
hintereinander gelegte Steine bilden eine Sehieht, und zwar:
a) Lduterschicht: die Steine liegen mit ihrer 25 em langen Seite parallel
der Mauerflucht und heiBen Laufer.
b) Binderschicht: die Steine liegen mit ihrer 25 cm langen Seite recht-
winklig zur Mauerflucht und heiBen Binder.
0) Rollschicht: eine hoohkant gestellte Bindersohicht.
Die Zwischenraume zwischen den Steinen heWen Fugen, und zwar:
a) Lagerfugen: die Fugen zwischen den einzelnen Schichten, i. M. 1,2 em
stark, so daB 13 Schichten auf 1 m Mauerhohe entfallen.
b) 8tof3tugen: die Fugen zwischen den Steinen ein und derseJben Sehicht,
1 cm stark.
2. Die Starke einer Mauer wird in ganzen und halben SteinIangen an
gegeben; ist eine Mauer n Stein stark, so ist sie s = 26 n ~ 1 cm diok.
Wird die Mauer zur besseren Mortel·
erhartung oder zum Schutz gegen das
Durchdringen von Schall, Kaite und
Abb. 1.
Feuchtigkeit mit einer L u ft s chi c h t ver
sehen, so ist deren Breite, die meist Mauern mit Luftschiehten.
1/4 St. = 7 em betragt, der berechneten
Starke hinzuzufiigen. Die duroh die Luft·
schicht getrennten beiden Mauerteile
werden in den Binderschichten durch in
Asphalt getauchte Ankersteine in Ab·
standen von 2 bis 3 Steinen miteinander
verbunden (Abb. 1).
Die Lange einer Mauer von n Stein
4 Herstellung der Mauern.
betragt Z= 26 n+ - 1 em, wenn sie beiderseits frei endigt, dagegen 26 n, wenn sie sieh an
einer und 26 n 1 em, wenn sie sieh an beiden Seiten an eine andere Mauer anschlieBt.
Die Lichtweite einer Maueroffnung von n Stein betriigt 26n+ 1 cm.
3. Regeln fur den ltIauerverband.
a) In der Ansicht der Mauer mussen Laufer- und Binderschichten mit
einander abwechseln.
b) Die Lagerfugen mussen als wagerechte Ebenen durch die ganze Dicke
der Mauer hindurchgehen.
c) Die StoEfugen mussen in zwei aufeinander folgenden Schichten um
1/4
mindestens Stein gegeneinander versetzt sein. Zur Herbeifuhrung dieser
Versetzung werden an den Enden der Mauer in jeder Lauferschicht 3/4 Steine
(Dreiqu artiere) angeordnet.
:~1, Z 25,5 I 26 I
1 f.?51 26 I 26 I
2 25,5 I Z6 I 26 L
! ~5] 26 I 26 I I
Abb. 2. Blockverband. Abb,3. Kreuzverband. Abb.4. Schornsteinverband.
Der auf Grund dieser Regeln hergesteIIte Blockverband (Abb. 2) wird
bei der Ausfiihrung meist durch den Kreuzverband (Abb. 3) ersetzt, bei dem
1/2
in jeder 2. Lauferschicht neben dem Dreiquartier ein Stein eingelegt wird.
Fiir '1. Stein starke Mauern wird der Schornsteinver
band (Abb. 4) verwendet.
~~~~~~~~ 4. Fundament. Bei gut em (gewachsenem) Bau
~ ~ grund wird die unterste Ziegelsteinschicht trocken
AM===="= auf das wagerecht abgeglichene Erdreich, die "Funda
mentsohle", gelegt; diese muE 1,0 bis 1,25 m unter
Terrain liegen, dam it der Frost nicht unter die
Mauer dringt, und 0,3 bis 0,6 m unter KeIlersohIe,
damit die Mauer nicht durch den einseitig wirkenden
Erddruck seitlich verschoben wird. Damit der gute
Baugrund mit nicht mehr als 3 bis 4 kg/qcm bean-
~ sprucht wird, ist die Mauerstarke im Fundament ent-
~ sprechend zu vergroBern (Abb. 5).
""! Gegen Aufsteigen der Feuchtigkeit von unten
wird in Hohe der Kellersohle eine IsoIierschicht aus
Ke/lersohle 7'-sp.halt, Asp~altpappe oder a:m. besten . Asphalt
f1';,"n:~~,~.. .~ ,.~'t.~ lsoherplatten emgeIegt; gegen selthches Emdringen
.
~ ~.~L der Feuchtigkeit wird die Mauer auBen na+ch der
::.-;g:Qj~~~~. ; Mortelerhiirtung zweimal mit heiBem Teer 150/0
.,!.1!;a;a~~ ""~~e,.;"""",,.,-"'-,-- Asphalt gestrichen und zweckmaBig mit einer bis
zum Terrain reichenden Luftschicht versehen. KeIler
sohle mindestens 0,3 m uber dem hochsten be
Abb.5. Mauerfundament. kannten Grundwasserstand.
B. Mauern aus natiirlichen Steinen.
1. Bei Verwendung von Bruchsteinen werden die Mauerenden, die Tur
und Fenstereinrahmungen sowie in 1,5 bis 2,5 m Hohenentfernung wagerecht
abgeglichene Schichten in Ziegelsteinen (seltener Werksteinen) hergestellt.
Mauern aus Beton. - Der gerade Sturz. 5
2. Bei Verwendung von Werksteinen dienen diese meist nur zur auBeren
Verblendung der Mauer, wahrend deren Kern, "die Hintermauerung", in Ziegel
steinen (seltener Bruchsteinen), und zwar zur Verringerung des Setzens in ver
langertem Zementmortel hergestellt wird. Hohe der Werksteine gleiah einem
Vielfachen der Ziegelsteinschichthohe. Verbindung der Werksteine unter sich
und mit der Hintermauerung durch eiserne Klammern, Diibel und Anker.
C. Mauern aus Beton.
1. Zur Herstellung eines Bauwerks aus Beton sind Schalungen (aus Holz,
seltener Eisen) erforderlich, zwischen die der Beton in Schichten von etwa
15 cm Hohe eingebracht und darauf so lange gestampft wird (Stampfbeton),
bis sich Wasser an der Oberflache zeigt.
Dem Nachteil der Notwendigkeit einer' Schalung stehen folgende Vorziige des Betons
gegeniiber: GroBe Druckfestigkeit, daher geringere Abmessungen der Bauteile und dadurch
Raumersparnis; leichte Herstellung beJiebiger Formen (Maschinenfundamente, Gewolbe);
FugenIosigkeit, daher widerstandsfahig gegen Feuchtigkeit (Fliissigkeitsbehalter) und Er
schiitterungen (Decken, Maschinenfundamente); Moglichkeit der Herstellung unter Wasser
als Schiittbeton (Fundamente bei Wasserandrang in freier Baugrube oder zwischen
Spundwanden aus Holz bzw. Eisen).
2. Eisenbeton (Monierkonstruktion) ist eine Verbindung von Beton mit
Eiseneinlagen, derart, daB bei auftretender Biegung der Beton die Druck-,
das Eisen aber die Zugspannungen aufnimmt. Die Moglichkeit des Zusammen
wirkens beider Baustoffe beruht auf ihrer Haftfestigkeit (Adhasion), ihrer an
nahernd gleichen Warmeausdehnungszahl sowie auf dem Rostschutz des Eisens
durch den umhiillenden Zement.
Verwendung zu Decken und Dachern (eben oder gewOlbt), Wanden, Treppen, Behaltern
(fiir fliissiges und trockenes Lagergut), Fundamentplatten und -pfahlen bei schlechtem Bau
grund, Kellerdichtungen (erforderlich, wenn Grundwasserstand hoher als KeUersohle liegt),
Fabrikgebauden in monolithischer Bauweise.
III. Maueroffnungen.
Die zur Zufiihrung v.on Licht und Luft (Fensteroffnungen) oder zur Ver
mittlung des Verkehrs (Tiiroffnungen) dienenden Mauer-
offnungen werden entweder gerade (gerader Sturz) oder ge- .,..,...:,.1.,"?h"raJ.i~-..-.:i:b7._'-:'a'.J.-+ --rr
~bgedeckt. 3,
kriimmt (Bogen)
VerschlieBbare vffnungen erhalten einen Maueranschlag (Ab
bildung 6), dessen Breite bei Fenstern a = 1/, bis 1/2 St., bei Tiiren Abb. 6. Maueran
a = 1/2 bis 1 St. betragt. schlag.
A. Der gerade SturZ.
Er kann (Abb. 7) gebildet werden durch:
, Cisenbrlon
Abb. 7. Gerader Sturz.
1. Werksteine, die aber wegen ihrer geringen Zugfestigkeit bei groBerer
{)ffnungsbreite stets mit einem Entlastungsbogen versehen sind.
